redis基础篇-速通基本知识及指令

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基础篇

一、初始Redis

1.1、认识NoSQL

NoSQL最常见的解释是“non-relational”， “Not Only SQL”也被很多人接受。NoSQL仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库，区别于关系数据库。

与关系型数据库对比，在以下几点存在差异：

1、数据结构组织

存入SQL的数据都是结构化（Structured）的数据，这些数据都有固定的格式和要求，通过表和表的约束确定下来。

NoSQL中的数据是非结构化的数据，对数据的格式没有严格的限制。NoSQL主要有四种数据组织方式：键值类型、文档类型、列类型、图（Graph）类型。

2、数据关联

关系型数据库的数据是可以直接关联（Relational）的，可以通过外键建立数据的联系，这种外键关系一旦建立，数据库就会自动维护表和表之间的关联。同时可以减少数据的冗余。

非关系型数据库没有直接维护数据与数据的关联，如采用外键方式，而是使用JSON文档嵌套的形式。要想实现外键关系这种效果，需要程序员通过业务逻辑来维护。这种方式也会造成数据的重复，同一份数据可能存储在多个用户下。

3、数据查询方式

关系型数据库采用SQL查询，有固定的语法，只要是关系型数据库都能采用相同的语句进行查询
非关系型数据库的查询没有固定的语法格式，不同的NoSQL数据库有自己的语法格式

4、事务特性

关系型数据库能够保证事务的ACID特性。当系统中的事务需要满足ACID时，优先选择关系型数据库。
对于非关系型数据库，有的没有事务，有的无法满足事务的强一致性，只能做到基本一致。BASE理论

5、存储方式

关系型数据库基于磁盘进行存储，会有大量的磁盘IO，对性能有一定影响。
非关系型数据库，它操作更多的是依赖于内存来操作，内存的读写速度会非常快，性能自然会好一些。

6、扩展性

关系型数据库：垂直扩展性‌。关系型数据库集群模式一般是主从，主从数据一致，起到数据备份的作用，称为垂直扩展。SQL数据库通常通过增强单个服务器的性能（如增加CPU、内存、存储等）来实现垂直扩展。
非关系型数据库：水平扩展性。非关系型数据库可以将数据拆分，存储在不同机器上，可以保存海量数据，解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。 NoSQL数据库通常设计为分布式系统，天生支持水平扩展。通过添加更多的节点到集群中，NoSQL数据库可以轻松地扩展存储和计算能力，以处理海量数据和并发请求。

7、使用场景

当数据结构固定，相关业务对数据安全性一致性要求较高时，采用关系型数据库。
数据结构否固定，对一致性、安全性要求不高，对性能要求高时，采用非关系型数据库。

1.2、认识Redis

redis-logo

Redis诞生于2009年全称是Remote Dictionary Server，远程词典服务器，是一个基于内存的键值型NoSQL数据库。

特征：

键值（key-value）型，value支持多种不同数据结构，功能丰富
单线程，每个命令具备原子性
低延迟，速度快（基于内存、IO多路复用、良好的编码）。
支持数据持久化（保证内存中数据的安全）
支持主从集群、分片集群
支持多语言客户端

1.3.安装Redis

基础篇-04.初识Redis-安装Redis及启动的三种方式_哔哩哔哩_bilibili

二、Redis常用数据结构

2.1、Redis数据结构介绍

Redis是一个key-value的数据库，key一般是String类型，不过value的类型多种多样：

image-20241210154119504

除此之外，还有其他具有特殊功能的数据类型，可在Redis官网查看。

Redis将操作不同数据类型的命令做了分组，可以在官网查看相关命令

image-20241210154408388

也可以也可以通过Help命令来查看对应数据结构类型的命令

image-20241210154609868

2.2、Redis通用命令

通用指令是所有数据类型都可以使用的指令。查看所有通用命令

可以控制台查看命令的用法，如：

常见的有：

KEYS：查看符合模板的所有key，即可以使用 *,?,[],^等通配符进行模糊匹配。

在生产环境下不推荐使用keys 命令，因为进行模糊查询效率不高，数据量过大时，花费时间过长，由于Redis命令是单线程的，会阻塞后面命令的执行。

DEL：删除一个指定的key。
EXISTS：判断key是否存在
EXPIRE：给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
TTL：查看一个KEY的剩余有效期 > i. 当前key没有设置过期时间，返回-1. > > ii. 当前key有设置过期时间，而且key已经过期，返回-2. > > iii. 当前key有设置过期时间，且key还没有过期，故会返回key的正常剩余时间.
Type: 查看一个key的数据类型

2.3、String类型

String类型，也就是字符串类型，是Redis中最简单的存储类型。

其value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为3类：

string：普通字符串
int：整数类型，可以做自增.自减操作
float：浮点类型，可以做自增.自减操作

不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同。

String类型常见命令：

SET：添加或者修改已经存在的一个String类型的键值对
GET：根据key获取String类型的value
MSET：批量添加多个String类型的键值对
MGET：根据多个key获取多个String类型的value
INCR：让一个整型的key自增1。
INCRBY:让一个整型的key自增并指定步长，例如：incrby num 2 让num值自增2
INCRBYFLOAT：让一个浮点类型的数字自增并指定步长

以上三个数值增加的函数，如果所操作的key不存在，则在执行操作前将其设置为 0。

SETNX：添加一个String类型的键值对，前提是这个key不存在，否则不执行（真正的新增操作）
SETEX：添加一个String类型的键值对，并且指定有效期

2.4、KEY的层级结构

Redis没有类似MySQL中的Table的概念，我们该如何区分不同类型的key呢？

例如，需要存储用户.商品信息到redis，有一个用户id是1，有一个商品id恰好也是1，此时如果使用id作为key，那就会冲突了，该怎么办？

我们可以通过给key添加前缀加以区分，不过这个前缀不是随便加的，有一定的规范：

Redis的key允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用:隔开，格式如下：

例如我们的项目名称叫 heima，有user和product两种不同类型的数据，我们可以这样定义key：

user相关的key：heima:user:1
product相关的key：heima:product:1

如果Value是一个Java对象，例如一个User对象，则可以将对象序列化为JSON字符串后存储：

KEY	VALUE
heima:user:1	{“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
heima:product:1	{“id”:1, “name”: “小米11”, “price”: 4999}

一旦我们向redis采用这样的方式存储，那么在可视化界面中，redis会以层级结构来进行存储，形成类似于这样的结构，更加方便Redis获取数据。

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2.5、Hash类型

Hash类型，也叫散列，其value是一个无序字典，类似于Java中的HashMap结构。

String结构是将对象序列化为JSON字符串后存储，当需要修改其中某个字段时很不方便：

image-20241210164556205

Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储，可以针对单个字段做CRUD：

image-20241210164642490

Hash类型的常见命令

HSET key field value：添加或者修改hash类型key的field的值
HGET key field：获取一个hash类型key的field的值
HMSET：批量添加多个hash类型key的field的值
HMGET：批量获取多个hash类型key的field的值

127.0.0.1:6379> HSET heima:user:2 name rose
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HSET heima:user:2 age 21
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGET heima:user:2 name
"rose"
127.0.0.1:6379> HMSET heima:user:3 name Lucy age 22 sex female
OK
127.0.0.1:6379> HMGET heima:user:3 name age sex
1) "Lucy"
2) "22"
3) "female"

HGETALL：获取一个hash类型的key中的所有的field和value
HKEYS：获取一个hash类型的key中的所有的field
HVALS：获取一个hash类型的key中的所有的value

127.0.0.1:6379> HGETALL heima:user:3
1) "name"
2) "Lucy"
3) "age"
4) "22"
5) "sex"
6) "female"
127.0.0.1:6379> HKEYS heima:user:3
1) "name"
2) "age"
3) "sex"
127.0.0.1:6379> HVALS heima:user:3
1) "Lucy"
2) "22"
3) "female"

HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长
HSETNX：添加一个hash类型的key的field值，前提是这个field不存在，否则不执行

127.0.0.1:6379> HINCRBY heima:user:3 age 3
(integer) 25
127.0.0.1:6379> HGET heima:user:3 age
"25"
127.0.0.1:6379> HINCRBY heima:user:3 age -2  #增量为负数，则为自减操作
(integer) 23
127.0.0.1:6379> HGET heima:user:3 age
"23"


127.0.0.1:6379> HSETNX heima:user:3 sex male  # user3已存在sex字段，设置无效
(integer) 0
127.0.0.1:6379> HGET heima:user:3 sex
"female"
127.0.0.1:6379> HSETNX heima:user:2 sex male #user2没有sex字段，设置成功
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGET heima:user:2 sex
"male"

HEXISTS key field：判断指定key中是否已存在field字段，存在返回1，不存在返回0.
HDEL key field [field …]：删除指定key中的field字段，如果指定field不存在则忽略；如果该key的所有字段都被删除，则该key也被删除。如果 key 不存在，则将其视为空散列，此命令返回 0。
HLEN key：返回该Key所含有的field字段的数量

2.6、List类型

Redis中的List类型与Java中的LinkedList类似，可以看做是一个双向链表结构。既可以支持正向检索和也可以支持反向检索。

特征也与LinkedList类似：

有序
元素可以重复
插入和删除快
查询速度一般

常用来存储一个有序数据，例如：朋友圈点赞列表，评论列表等。

List的常见命令有：

LPUSH key element … ：向列表左侧插入一个或多个元素
LPOP key：移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
RPUSH key element … ：向列表右侧插入一个或多个元素
RPOP key：移除并返回列表右侧的第一个元素
LRANGE key star end：返回一段角标范围内的所有元素
BLPOP和BRPOP：与LPOP和RPOP类似，只不过在没有元素时等待指定时间，而不是直接返回nil。

使用BLPOP和BRPO时，若不存在该元素，会阻塞进程等待指定时间。若指定时间内等待元素出现，返回该元素值，否则返回nil。

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127.0.0.1:6379> LPUSH users 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> RPUSH users 4 5 6
(integer) 6
127.0.0.1:6379> LRANGE users 0 5  #注意此时队列中数字的顺序
1) "3"
2) "2"
3) "1"
4) "4"
5) "5"
6) "6"
127.0.0.1:6379> LPOP users
"3"
127.0.0.1:6379> RPOP users 2  #出队多个元素
1) "6"
2) "5"
127.0.0.1:6379> LRange key 0 -1 #不知道最后一个元素下标时，用-1代替
(empty array)
127.0.0.1:6379> LRange users  0 -1
1) "2"
2) "1"
3) "4"

如何利用List结构模拟一个栈？

入口和出口在同一边。使用LPUSH/LPOP 或 RPUSH/RPOP进行元素操作。

如何利用List结构模拟一个队列？

入口和出口在不同边。使用LPUSH/RPOP 或 RPUSH/LPOP进行元素操作。

如何利用List结构模拟一个阻塞队列？

入口和出口在不同边，且出队时采用BLPOP或BRPOP

2.7、Set类型

Redis的Set结构与Java中的HashSet类似，可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表，因此具备与HashSet类似的特征：

无序
元素不可重复
查找快
支持交集、并集、差集等功能

Set类型的常见命令

SADD key member … ：向set中添加一个或多个元素
SREM key member … : 移除set中的指定元素
SCARD key：返回set中元素的个数
SISMEMBER key member：判断一个元素是否存在于set中
SMEMBERS：获取set中的所有元素

127.0.0.1:6379> SADD s1 a b c d #向s1中添加四个元素 a b c d
(integer) 4
127.0.0.1:6379> SMEMBERS s1 #查看s1中的元素
1) "a"
2) "c"
3) "d"
4) "b"
127.0.0.1:6379> SREM s1 a 
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SREM s1 b  #删除s1中的a b
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SISMEMBER s1 a #判断a是否是s1的元素，返回值为0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> SCARD s1 #查看此时s1中元素的个数
(integer) 2

SINTER key1 key2 … ：求key1与key2的交集
SDIFF key1 key2 … ：求key1与key2的差集
SUNION key1 key2 …：求key1和key2的并集

#将下列数据用Redis的Set集合来存储：
	#张三的好友有：李四、王五、赵六
	#李四的好友有：王五、麻子、二狗

127.0.0.1:6379> SADD zs lisi wangwu zhaoliu
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SADD ls wangwu mazi ergou
(integer) 3
127.0.0.1:6379> SINTER zs ls	 # 计算张三和李四有哪些共同好友
1) "wangwu"
127.0.0.1:6379> SDIFF zs ls		# 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
1) "lisi"
2) "zhaoliu"
127.0.0.1:6379> SUNION zs ls 	# 查询张三和李四的好友总共有哪些人
1) "lisi"
2) "zhaoliu"
3) "wangwu"
4) "mazi"
5) "ergou"

2.8、SortedSet类型

Redis的SortedSet是一个可排序的set集合，与Java中的TreeSet有些类似，但底层数据结构却差别很大。

SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性，可以基于score属性对元素排序，底层的实现是一个跳表（SkipList）加 hash表。

SortedSet具备下列特性：

可排序
元素不重复
查询速度快

因为SortedSet的可排序特性，经常被用来实现排行榜这样的功能。

SortedSet的常见命令有：

ZADD key score member：添加一个或多个元素到sorted set ，如果已经存在则更新其score值
ZREM key member：删除sorted set中的一个指定元素
ZSCORE key member : 获取sorted set中的指定元素的score值
ZRANK key member：获取sorted set 中的指定元素的排名（排名从0开始）
ZCARD key：获取sorted set中的元素个数
ZCOUNT key min max：统计score值在给定范围内的所有元素的个数
ZRANGE key min max：按照score排序后，获取指定排名范围内的元素
ZRANGEBYSCORE key min max：按照score排序后，获取指定score范围内的元素
ZINCRBY key increment member：让sorted set中的指定元素自增，步长为指定的increment值
ZDIFF.ZINTER.ZUNION：求差集.交集.并集

注意：所有的排名默认都是升序，如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可，如ZREVRANK

练习案例

image-20241210174728207

127.0.0.1:6379> ZADD scores 85 Jack 89 Lucy 82 Rose  95 Tom 78 Jerry 92 Amy 76 Miles #导入学生分数到scores
(integer) 7
127.0.0.1:6379> ZREM scores Tom  #删除Tom同学
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZSCORE scores Amy #获取Amy的分数
"92"
127.0.0.1:6379> ZREVRANK scores Rose #score降序，获得Rose的排名
(integer) 3
127.0.0.1:6379> ZCOUNT scores 0 80 #查询80分以下的学生个数
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ZINCRBY scores  2 Amy  #Amy的分数加2
"94"
127.0.0.1:6379> ZREVRANGE scores 0 2  #score降序排序，获取前三名
1) "Amy"
2) "Lucy"
3) "Jack"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE scores 0 80  #查出80分以下的同学
1) "Miles"
2) "Jerry"

三、Redis三种特殊数据结构

3.1、GEO地理位置

3.2、BitMap

3.3、Hyperloglog

四、命令速成

一、连接与基础操作

1. 启动 Redis 客户端

redis-cli

2. 查看所有 key（慎用，生产环境用 `SCAN`）

KEYS *

3. 查看 key 的类型

TYPE user:1001

4. 删除 key

DEL user:1001

5. 查看 key 剩余过期时间（秒）

-1：永不过期
-2：已过期或不存在
正数：剩余秒数

TTL user:1001

二、String（字符串）——常用

命令	说明	示例
`SET key value`	设置值	`SET name "Alice"`
`GET key`	获取值	`GET name` → `"Alice"`
`SETEX key seconds value`	设置值 + 过期时间	`SETEX token 60 "abc123"`
`INCR key`	整数自增1（不存在则从0开始）	`INCR views`
`INCRBY key n`	自增 n	`INCRBY score 10`

✅ 用途：缓存、计数器、简单配置。

三、Hash（哈希）——存对象！

命令	说明	示例
`HSET key field value`	设置字段	`HSET user:1001 name "Bob" age 20`
`HGET key field`	获取字段	`HGET user:1001 name`
`HGETALL key`	获取所有字段	`HGETALL user:1001`
`HINCRBY key field n`	字段自增	`HINCRBY user:1001 login_count 1`

✅ 用途：存储用户、商品等结构化数据，支持单字段更新。

四、List（列表）——队列/栈！

命令	说明	示例
`LPUSH key value`	左侧插入（头插）	`LPUSH logs "error1"`
`RPUSH key value`	右侧插入（尾插）	`RPUSH queue "task1"`
`LPOP key`	弹出左侧元素	`LPOP queue`
`RPOP key`	弹出右侧元素	`RPOP logs`
`LRANGE key start end`	获取范围（`0 -1` 表示全部）	`LRANGE logs 0 -1`

✅ 用途：消息队列、最新动态、操作日志。

💡 模拟队列：LPUSH + RPOP
💡 模拟栈：LPUSH + LPOP

五、Set（集合）——去重+集合运算！

命令	说明	示例
`SADD key member`	添加元素	`SADD tags "redis" "db"`
`SMEMBERS key`	查看所有元素	`SMEMBERS tags`
`SISMEMBER key member`	判断是否存在	`SISMEMBER tags "redis"` → `1`
`SREM key member`	删除元素	`SREM tags "db"`
`SINTER key1 key2`	求交集	`SINTER user:1:friends user:2:friends`

✅ 用途：标签系统、好友关系、去重集合。

六、Sorted Set（有序集合）——排行榜！

命令	说明	示例
`ZADD key score member`	添加带分数的元素	`ZADD leaderboard 95 "Alice"`
`ZREVRANGE key 0 2`	按分数降序取前3	`ZREVRANGE leaderboard 0 2`
`ZRANGE key 0 -1`	按分数升序取全部	`ZRANGE leaderboard 0 -1`
`ZSCORE key member`	查看某人分数	`ZSCORE leaderboard "Alice"`
`ZINCRBY key n member`	给某人加分	`ZINCRBY leaderboard 5 "Alice"`

✅ 用途：排行榜、优先级队列、延迟任务。

七、实用技巧

1. 批量操作（提高效率）

MSET name "Tom" age "25" city "Beijing"
MGET name age city

2. 仅当 key 不存在时设置（防覆盖）

SETNX lock:order:123 "locked"  # 返回1表示成功

3. 清空当前数据库

FLUSHDB

4. 查看 Redis 信息

INFO

🧠 记忆口诀

String：SET/GET —— 最简单
Hash：HSET/HGET —— 存对象
List：LPUSH/RPOP —— 做队列
Set：SADD/SMEMBERS —— 去重用
ZSet：ZADD/ZRANGE —— 排行榜

四、Redis的Java客户端

在Redis官网中提供了各种语言的客户端，地址：https://redis.io/clients

image-20241210215022257

jedis和Lettuce：这两个主要是提供了Redis命令对应的API，方便我们操作Redis，而SpringDataRedis又对这两种做了抽象和封装（SpringBoot默认使用Lettuce），因此后期可以以SpringDataRedis来学习。
Redisson：是在Redis基础上实现了分布式的可伸缩的java数据结构，例如Map.Queue等，而且支持跨进程的同步机制：Lock.Semaphore等待，比较适合用来实现特殊的功能需求。

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